Джерела живлення для LCD та LED дисплеїв. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Рідкокристалічні (LCD) індикатори та дисплеї на основі світловипромінювальних діодів (LED) можуть працювати від звичайних джерел живлення. Однак це не є найкращим способом подачі харчування. Нижче буде показано варіанти включення з використанням спеціалізованих мікросхем - регуляторів напруги, що випускається фірмою MAXIM.

Використання цифрового потенціометра для регулювання світлодіодного підсвічування

5-розрядний програмований потенціометр DS 1050, що випускається, використовується як основний елемент широтно-імпульсного модулятора (ШІМ). Зміна ширини імпульсу від 0 до 100% з кроком 3, 125%. Управління потенціометром здійснюється за двопровідним послідовним інтерфейсом, сумісним з I²З адресацією до восьми DS 1050 на двопровідній шині. Схемне рішення управління яскравістю світлодіодним підсвічуванням рідкокристалічного індикатора представлено на рис. 1.

Рис. 1.

Ця схема не призначена для керування напругою розмаїття рідкокристалічного індикатора. Використовуваний у цьому прикладі символьний дисплей 20х4 типу DMC 20481 фірми Optrex має жовто-зелене світлодіодне підсвічування. Пряме падіння напруги на світлодіодах становить 4,1 Вольта, а максимальний прямий струм – 260 мА.

Змінюючи шпаруватість широтно - імпульсного модулятора, тим самим змінюється потужність, що підводиться до світлодіодів. Коли імпульс становить 100% часу циклу режиму – маємо максимальну подачу потужності живлення та, відповідно, максимальну яскравість свічення. І, навпаки, коли імпульс циклу становить 0%, яскравість свічення також нульова.

Управління ШІМ - модулятор досить просте. Єдина вимога, щоб світлодіоди не блимали. Наші очі не можуть бачити миготіння при частоті від 30 Гц та вище. Найповільніший DS1050 працює на частоті 1 кГц. Цього цілком достатньо і для візуального спостереження та мінімізації електромагнітного випромінювання. Необхідно вибрати МОП - транзистор Q1 так, щоб він міг безпосередньо керуватися від 5-вольтового широтно-імпульсного модулятора, напруга якого змінюється від "землі" до V_cc. За умовчанням при включенні живлення шпаруватість ШІМ дорівнює 2. Транзистор Q1, керований ШИ-сигналом, може комутувати струм величиною 260 мА, який необхідний для світлодіодного підсвічування. Напруга порога затвора транзистора Q1 становить 2-4 Вольти. Діод D1 типу 1N4001 використовується для зниження Vcc до 4,3 вольт, що менше максимального прямого падіння напруги на світлодіодах. Резистор замість зазначеного діода не використовується через велику потужність розсіювання. Для надійного закриття МОП-транзистора ставлять резистор R3, що унеможливлює "плаваючий" режим затвора Q1.

Конденсатор С1 використовується як фільтр живлення, повинен добре працювати на високій частоті і встановлюється максимально близько до висновків U1, при мінімальній відстані до джерела живлення.

Цифровий потенціометр DS 1050 – 001 встановлюється апаратно з адресою А=000. Програму для мікроконтролера типу 8051 можна взяти у додатку до "App. note 163" на сайті фірми MAXIM.

Для керування контрастом рідкокристалічних індикаторів (РКІ) замість традиційних механічних потенціометрів пропонується використовувати цифровий потенціометр типу DS1668/1669 Dallastats або DS 1803. Прилади DS1668/1669 були обрані, тому що вони забезпечують як кнопкове, так і мікроконтролерне. Важливо також, що ці прилади мають внутрішню незалежну пам'ять, яка дозволяє зберігати положення струмознімач без подачі електроживлення. На рис. 2. представлена ​​схема для керування контрастом для РКІ з використанням цифрового потенціометра DS 1669.

Мал. 2. .

Звичайно, тут може бути застосований здвоєний цифровий потенціометр типу DS 1803.

Рідкокристалічний модуль (LCM) запитується від 5 Вольт. Ця напруга надходить на DS 1669, опір якого 10 кОм. Термінал струмознімач з'єднується безпосередньо з введенням живлення V_o драйвера для LCM.

Застосування цифрового потенціометра дозволяє зменшити розміри пристрою, суттєво збільшити довговічність та перевести керування на системний мікроконтролер.

Ну, а тепер знову повернемось до керування світлодіодами. Зі збільшенням популярності кольорових рідкокристалічних дисплеїв у мобільних телефонах, "кишенькових" комп'ютерах, цифрових камерах тощо стають популярними джерелами освітлення білі світлодіоди.

Біле світло можуть забезпечити флуоресцентні лампи з холодним катодом (CCFLS), або білі світлодіоди. Через розмір, складність, високу вартість CCFLS, довгий час був єдиним джерелом білого кольору. Але тепер вони здають свої позиції білим світлодіодам. Їм не потрібна висока напруга (200 - 500 В змінного струму) та великий трансформатор для отримання такої напруги. І хоча пряме падіння напруги на білому світлодіоді (від 3 до 4В) вище, ніж на червоному (1,8В) або зеленому (2,2 - 2,4В), все одно для них потрібні досить прості джерела живлення. Яскравість білого світлодіода управляється зміною струму, що проходить через нього. Повна яскравість відбувається за струму 20 mA. Зі зменшенням струму, що проходить через світлодіод, яскравість зменшується. Для цифрових камер та мобільних телефонів зазвичай потрібні від 2 до 3 світлодіодів. Може бути 2 способи групового включення світлодіодів: паралельний та послідовний.

При послідовному включенні світлодіодів величина струму через кожен гарантовано однакова. Але таке включення вимагає вищої напруги, ніж при паралельному включенні. При паралельному включенні напруга приблизно дорівнює прямому падінню напруги на одному світлодіоді замість падіння напруги по всьому ряду світлодіодів. Однак яскравість діодів може бути різною через розкид прямого падіння напруги на світлодіодах, отже, різних струмів, якщо вони не регулюються. Напруги батареї в більшості випадків недостатньо для світла світлодіода, тому необхідно застосовувати конвертор DC/DC. При цьому бажано паралельне включення світлодіодів, оскільки перетворювачі DC/DC найбільш ефективні при малому відношенні підвищеної вихідної напруги до вхідної.

Паралельне включення світлодіодів

Існують три основні способи паралельного підключення світлодіодів, як показано на рис. 3.

Рис. 3.

1. Незалежне регулювання струму через кожний діод.
2. Струми регулюються баластними резисторами від джерела з регульованою напругою, що відповідає прямому падінню напруги на світлодіоді.
3. Від джерела з регульованим струмом отримують напругу, що дорівнює падінню напруги на регульованому світлодіоді і резисторі, і за допомогою баластних резисторів регулюють струм через інші світлодіоди.

Розглянемо докладніше ці варіанти включення

Простий спосіб керування струмом, що протікає через світлодіоди, полягає у використанні мікросхеми, спеціально розробленої для цих цілей. Схема включення представлена ​​рис. 4. Тут показано дешеву мікросхему MAX1916, яка дозволяє регулювати струм через 3 білих світлодіоди. Абсолютна точність струму становить 10%, а струми, які протікають через світлодіоди, відрізняються не більше 0,3%. Це найважливіша характеристика, оскільки світлові потоки від кожного світлодіода мають бути однаковими. При повній яскравості свічення струм через світлодіод дорівнює 20 mA. В цьому випадку достатньо 225 мВ, що перевищують падіння напруги на світлодіодах, щоб мікросхема підтримувала встановлене значення струму. Встановлення струму через світлодіоди здійснюється за допомогою резистора R_{комплект}. Рівняння для розрахунку струму має такий вигляд.

де:
I_{призвело} - Струм, що протікає через світлодіод [mA]
230 - коефіцієнт перетворення мікросхеми
U_з - Вихідна напруга регулятора
U_{комплект} = 1, 215 В
R_{комплект} -резистор, що встановлюється між виходом регулятора та входом SET MAX1916 (ком).

Рис. 4.

Абсолютний струм теж повинен керуватися, але яскравість змінюватиметься в цілому для всього пристрою (наприклад, дисплей телефону). Зміну яскравості можна отримати подачею на вхід роздільної здатності (EN) мікросхеми сигналу із широтно-імпульсною модуляцією. Максимальна яскравість буде при 100% ширині імпульсу, а при 0% світлодіод не світить.

Цей спосіб включення менш точний, тому що не регулюються індивідуальні струми через кожен світлодіод. Як можна збільшити абсолютну точність струмів, що протікають, і відповідності їх через кожен діод?

Струм через світлодіод розраховується за формулою:

I_{призвело} = (V_з - V_d) / R

Через виробничі розкиди навіть при однакових струмах пряме падіння напруги на світлодіоді (V_d) може бути різним. Можна записати відношення двох струмів через 2 діоди.

I1/I2 = R2/R1 [(V_з - V_d1)/(V_з - V_d2)]

Зважаючи на те, що резистори мають високу точність (це припустимо), маємо:

I1/I2 = (V_з - V_d1)/(V_з - V_d2)

Звідси випливає, що відношення (різниця) струмів через діоди тим менше, що вища вихідна напруга джерела живлення. Потрібно мати на увазі, що зближення значень струмів через світлодіоди оплачується вищою споживаною потужністю. Тому можна рекомендувати напругу на виході регулятора 5 Вольт.

Для отримання такої напруги можна використовувати прості перетворювачі типу MAX 1595 (U_вих = 5В, I_вих = 125 мA) або використовувати перетворювачі MAX1759 з регульованим виходом. Таким чином, змінюючи вихідну напругу регулятора, можна коригувати струми у світлодіодах до потрібного рівня (наприклад, 20 мA). Якщо немає можливості коригувати струм регульованим на виході джерела живлення напруги, то паралельно баластним резистори R1a:R3a ставлять резистори і МОП - транзистори, як показано на рис. 5. Включаючи і вимикаючи логічним рівнем МОП - транзистори, можна підключати або відключати додаткові резистори R1в: R3в, ефективно змінюючи значення баластного резистора.

Рис. 5.

Використання перетворювача з вихідним струмом, що регулюється. На рис. 3с показаний принцип використання перетворювача з вихідним струмом, що регулюється. У цьому сценарії струм через один з діодів (рис. 3с - D1) перетворений на падіння напруги на резисторі R1 і саме ця напруга підтримується перетворювачем. Перетворювач може бути ключового типу, на конденсаторах, що перемикаються, або лінійним регулятором.

Рівняння струму через світлодіод таке ж, що представлено вище.

I_x = (V_з - V_dx) / R_x (1)

Але в цьому випадку V_з не регулюється, а I1 регулюється та його значення становить

I1 = V_oc / R1 (2)

де: V_oc - напруга зворотного зв'язку, що знімається з резистора R1.

Оскільки регулюється струм тільки одного діода, різне пряме падіння напруги на світлодіодах може викликати відмінність струмів, що протікають через них. У цьому випадку можна використати таке. Розділимо резистор на 2 частини: R1 = R1A + R1B і підставимо в рівняння (1), а значення R1 у рівнянні (2) замінимо на R1В. Для R2 та R3 не потрібно розбиття резисторів. Їх значення мають дорівнювати R1A + R1B. Тепер на виході регулятора підтримуватиметься напруга, що визначається падінням напруги на резисторі R1B, як показано на рис. 6. Якщо уставка від R1B дорівнює напрузі R1, то підсилювач неузгодженості залишиться в колишньому стані, вихідна напруга регулятора підвищиться, що забезпечить узгодження струмів через кожен світлодіод.

Рис. 6.

Послідовне включення світлодіодів

Головна перевага при включенні світлодіодів у послідовний ланцюжок полягає в тому, що через всі діоди протікає однаковий струм і яскравість свічення виходить однаковою. Недолік при такому включенні: потрібна вища напруга, оскільки падіння напруги на кожному світлодіоді підсумовується. Навіть 3 білих світлодіоди вимагають напругу 9 – 12 вольт. Зазвичай для такого включення використовуються ключові регулятори як найбільш ефективні перетворювачі для цих цілей. На малюнку 7 представлена ​​схема включення ключового регулятора MAX 1848, призначеного для керування трьома білими світлодіодами, послідовно включеними. Прилад може запитуватись від 2,6 до 5,5 вольт при вихідній напрузі до 13 вольт. Вхідний діапазон розрахований на одну Li-іонну батарею або 3 батареї NiCD/NiMH. Робоча частота регулятора – 1,2 мГц, що дозволяє використовувати зовнішні компоненти з мінімальними габаритами. На виході ШИМ сигнал. Надмірна напруга випрямляється та подається на світлодіоди. Струм через світлодіоди і, таким чином, яскравість може бути відрегульована за допомогою напруги знімається з ЦАП або відфільтрованого ШІМ сигналу, що подається на вхід CTRL мікросхеми MAX 1848. Ефективність MAX 1848 при роботі зі світлодіодами досягає 87%.

Рис. 7

Для великих дисплеїв, де потрібно багато світлодіодів, можна використовувати ключовий регулятор MAX 1698 (див. мал. 8). Мікросхема може працювати від вхідної напруги всього 0,8 Вольта, а вихідна напруга обмежена робочою напругою зовнішнього n - канального МОП-транзистора. Низька, до 300 mB напруга зворотного зв'язку (висновок FB) сприяє максимальній ефективності схеми, яка досягає 90%. Яскравість світлодіода регулюється за допомогою потенціометра, у якого щітка з'єднується з виводом мікросхеми ADJ. Потенціометр може бути використаний як аналоговий, і цифровий.

Рис. 8

Звичайно, кількість мікросхем, які використовуються для живлення та підсвічування в рідкокристалічних та світлодіодних дисплеях, не обмежена представленими у статті найменуваннями. Якщо читач захоче підібрати необхідні для його конкретного випадку мікросхеми, то немає нічого простішого, як увійти на сайт maxim-ic.com і там ознайомитися з характеристиками продукції, що випускається.

Використано інформаційні матеріали фірми MAXIM.

Автор: А. Шитиков; Публікація: radioradar.net

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Щоб симпатизувати людям, потрібно тренувати мозок 30.09.2016 Сприйняття нами інших людей може змінюватись, і для цього зовсім не обов'язково довго спілкуватися з людиною, намагаючись дізнатися її ближче – досить трохи повправляти мозок у нейробіологічній лабораторії. Міцуо Кавато (Mitsuo Kawato) та його колеги з Міжнародного інституту перспективних телекомунікаційних досліджень у Кіото та Браунівського університету аналізували активність поясної кори мозку у людей, яким показували чужі фотопортрети. Учасники експерименту мали оцінити, наскільки їм подобається чи не подобається особа на фото, а спеціальний алгоритм шукав у мозковій активності характерні ознаки, що відповідають саме такій оцінці. Поясна кора, серед іншого, пов'язана з емпатією, емоціями, мотиваціями та соціальними відносинами. Потім наступав другий етап, коли людині показували чиєсь фото, яке раніше здалося йому нейтральним, і слідом на екрані монітора з'являвся диск. Цей диск слід було зусиллям волі збільшити. Жодного конкретного способу не було, проте нейробіологи стежили за активністю мозку того, хто боровся з диском, і самі збільшували фігуру на екрані, якщо мозок раптом давав потрібну відповідь. Іншими словами, учасники експерименту наосліп шукали правильне рішення, проте "нейтральне обличчя", яке їм показували, мало наштовхнути їхні думки в потрібному напрямку. У деяких випадках дослідники збільшували диск, коли мозок випробуваного давав сигнал симпатії, ніби людина бачила перед собою не диск, а обличчя, яке йому подобається. В інших випадках те саме робили у відповідь на сигнал антипатії, нарешті, були й такі, яких просто просили дивитися на диск, нічого з ним не роблячи. Такі тренування тривали по годині на день протягом трьох днів і, зрештою, дали результат: тим, хто "збільшував" диск почуттями симпатії, починала подобатися зовнішність людей, до яких досі вони були байдужі. З антипатією була та сама картина, тільки в інший бік: спочатку нейтральні фізіономії ставали трохи неприємними. Ефект був невеликим (тобто глибокої симпатії та глибокої огиди ні в кого ні до кого не виникло), але цілком достовірним і, до речі, досить тривалим: зміни в емоційному сприйнятті трималися щонайменше три місяці.

Інші цікаві новини:

▪ Найменший робот із дистанційним керуванням

▪ Пристрій догляду за шкірою за зразком жука, що пірнає

▪ Безпілотні літальні апарати з біокорпусом

▪ Який настрій у Інтернету

▪ Білінгвізм покращує сприйняття інформації та уважність

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Вузли радіоаматорської техніки. Добірка статей

▪ стаття Поєднувати приємне з корисним. Крилатий вислів

▪ стаття Звідки походить слово каторга? Детальна відповідь

▪ стаття Прибиральник виробничих приміщень. Посадова інструкція

▪ стаття Чудове перетворення води. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Про налаштування трансівера Урал-84. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024